后端面试必备：Redisson分布式锁原理详解

二进制11

于 2025-04-11 06:00:00 发布

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分类专栏： # Redis面试题文章标签：面试 redis 后端数据库消息中间件

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Redis面试题 - 说说Redisson分布式锁的原理?

回答重点

Redisson是基于Redis实现的分布式锁，实际上是使用Redis的原子操作来确保多线程、多进程或多节点系统中，只有一个线程能获得锁，避免并发操作导致的数据不一致问题。

1 锁的获取：

Redisson 使用 Lua 脚本,利用exists+hexists+hincrby命令来保证只有一个线程能成功设置键（表示获得锁)。
同时，Redisson会通过pexpire命令为锁设置过期时间，防止因宕机等原因导致锁无法释放（即死锁问题)。

2 锁的续期：

为了防止锁在持有过程中过期导致其他线程抢占锁，Redisson实现了锁自动续期的功能。持有
锁的线程会定期续期，即更新锁的过期时间，确保任务没有完成时锁不会失效。

3 锁的释放：

锁释放时，Redisson也是通过Lua脚本保证释放操作的原子性。利用hexists+de1确保只有持有锁的线程才能释放锁，防止误释放锁的情况。
Lua脚本同时利用publish命令，广播唤醒其它等待的线程。

4 可重入锁:

Redisson支持可重入锁，持有锁的线程可以多次获取同一把锁而不会被阻塞。具体是利用 Redis中的哈希结构,哈希中的key为线程ID，如果重入则value+1，如果释放则value 1减到0说明锁被释放了，则del锁。

一、分布式锁概述

在分布式系统中，当多个进程或线程需要访问共享资源时，为了保证数据一致性，我们需要一种跨JVM的互斥机制来控制共享资源的访问，这就是分布式锁。

分布式锁需要满足以下基本要求：

互斥性：同一时刻只有一个客户端能持有锁
避免死锁：即使持有锁的客户端崩溃，锁也能被释放
容错性：只要大部分Redis节点正常运行，客户端就能获取和释放锁

二、Redisson分布式锁核心原理

Redisson实现分布式锁主要依赖于Redis的以下特性：

Lua脚本（保证原子性）
发布/订阅机制
Hash数据结构

1. 加锁流程

加锁的核心Lua脚本逻辑：

if (redis.call('exists', KEYS[1]) == 0) then 
    redis.call('hset', KEYS[1], ARGV[2], 1); 
    redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); 
    return nil; 
end; 
if (redis.call('hexists', KEYS[1], ARGV[2]) == 1) then 
    redis.call('hincrby', KEYS[1], ARGV[2], 1); 
    redis.call('pexpire', KEYS[1], ARGV[1]); 
    return nil; 
end; 
return redis.call('pttl', KEYS[1]);

参数说明：

KEYS[1]：锁的名称
ARGV[1]：锁的生存时间(毫秒)
ARGV[2]：客户端唯一标识(UUID:threadId)

2. 可重入锁实现

Redisson通过Redis的Hash结构实现可重入锁：

Hash的field存储客户端唯一标识(UUID:threadId)
Hash的value存储重入次数

3. 锁续期机制（WatchDog）

为了防止业务执行时间超过锁过期时间，Redisson提供了WatchDog机制自动续期：

三、Redisson分布式锁高级特性

1. 公平锁实现

Redisson公平锁通过Redis的List和ZSet结构实现排队机制：

2. 红锁(RedLock)算法

Redisson实现了Redis官方推荐的红锁算法，用于提高分布式锁的可靠性：

+----------------+     +-----------------+
|    客户端       |     |   Redis实例1    |
+--------+-------+     +--------+--------+
         |                      |
         | 尝试获取锁            |
         +--------------------->|
         |                      |
         |                      +---+
         |                          |
         |                          v
         |                    +-----+------+
         |                    | 成功/失败  |
         |                    +-----+------+
         |                          |
         |                      +---+
         |                      |
         v                      v
+--------+-------+     +--------+--------+
|    客户端       |     |   Redis实例2    |
+--------+-------+     +--------+--------+
         |                      |
         | 尝试获取锁            |
         +--------------------->|
         |                      |
         |                      +---+
         |                          |
         |                          v
         |                    +-----+------+
         |                    | 成功/失败  |
         |                    +-----+------+
         |                          |
         |                      +---+
         |                      |
         v                      v
+--------+-------+     +--------+--------+
|    客户端       |     |   Redis实例3    |
+--------+-------+     +--------+--------+
         |                      |
         | 尝试获取锁            |
         +--------------------->|
         |                      |
         |                      +---+
         |                          |
         |                          v
         |                    +-----+------+
         |                    | 成功/失败  |
         |                    +-----+------+
         |                          |
         |                      +---+
         |                      |
         v                      v
+--------+-------+     +--------+--------+
|    客户端       |     |   Redis实例4    |
+--------+-------+     +--------+--------+
         |                      |
         | 尝试获取锁            |
         +--------------------->|
         |                      |
         |                      +---+
         |                          |
         |                          v
         |                    +-----+------+
         |                    | 成功/失败  |
         |                    +-----+------+
         |                          |
         |                      +---+
         |                      |
         v                      v
+--------+-------+     +--------+--------+
|    客户端       |     |   Redis实例5    |
+--------+-------+     +--------+--------+
         |                      |
         | 尝试获取锁            |
         +--------------------->|
         |                      |
         |                      +---+
         |                          |
         |                          v
         |                    +-----+------+
         |                    | 成功/失败  |
         |                    +-----+------+
         |                          |
         |                      +---+
         |                      |
         v                      v
         +----------------------+
         |                      |
         | 统计成功数量          |
         | (N/2+1个成功)         |
         |                      |
         v                      v
+--------+-------+     +--------+--------+
|  获取锁成功     |     |  获取锁失败     |
+----------------+     +----------------+

红锁算法步骤：

获取当前时间
依次尝试从多个独立的Redis实例获取锁
计算获取锁消耗的总时间
当且仅当从多数节点获取锁成功，且总耗时小于锁有效时间时，锁获取成功

四、Redisson分布式锁最佳实践

锁命名规范：使用业务相关的有意义名称，如order:lock:123表示订单ID为123的锁
合理设置超时时间：

// 尝试获取锁，最多等待100秒，上锁以后10秒自动解锁
RLock lock = redisson.getLock("myLock");
boolean res = lock.tryLock(100, 10, TimeUnit.SECONDS);

避免嵌套锁：尽量减少锁的嵌套层级，防止死锁
锁粒度控制：尽量使用细粒度锁，提高并发性能

五、常见问题解答

Q: Redisson分布式锁与SETNX实现的锁有什么区别？

A: Redisson相比简单的SETNX实现有以下优势：

可重入支持
自动续期机制
更完善的超时处理
提供公平锁、联锁等高级特性
更完善的异常处理

Q: WatchDog机制会不会导致锁永远不释放？

A: 不会，WatchDog只会在客户端正常工作时续期，如果客户端崩溃，WatchDog线程也会终止，锁最终会因过期而自动释放。

Q: 为什么推荐使用Redisson而不是自己实现分布式锁？

A: 自己实现分布式锁需要考虑：

原子性保证
锁续期问题
网络分区处理
客户端崩溃恢复
可重入性
公平性等

Redisson经过多年生产验证，解决了上述所有问题，比自己实现更可靠。